Problemario de Transferencia de Calor Por Convección

 

Problemario de Transferencia de Calor por Convección.

1.- Por el interior de un tubo de acero de 2 pulg circula etano a razón de 5Kg/min, esté entra en una tubería a 1atm y 20 °C, saliendo a la misma presión y a 80 °C. Determine el coeficiente de convección pared-tubo-etano. Propiedades del etano . Cp.etano Cp.et ano =0,45 Kcal/kg*°C; ŋ.etano= 9,8*10 9 ,8*10 -6 Kg/m*s y K.etano= 5,805 5,805 X10¯⁶ Kcal/h*m*°C. X10¯⁶ Kcal/h*m*°C. 2.- Fluye Fluye aire a una presión de 14,7Psia y 7 70°F 0°F a un una a velocidad d de e 500 pie/seg, pasando sobre una placa plana de3 pie de longitud, la cual se mantiene a una temperatura constante de 300°F . ¿Cuál será la razón de de calor por unidad de área transferida. 3.- Una tubería de 2 pulg, transporta 100 Kg/h de vapor sobrecalentado a 150°C y 2 atm de presión .El tubo está recubierto con un aislante de 3 cm de espesor, cuya valor de K= 0,05 Kcal/h*m*°C. La temperatura media del aire ambiente es de 15°C. ¿Cuál es la pérdida térmica d de e está tubería por m metro etro de longitud. Se dan los siguientes datos de conductividad térmica en e n Kcal/h*m*°C Vapor = 0,024 a 150 °C ; Tubo = 38,5; Aire = 0,021 a 0°C y 0,027 a 100°C Dint. Tubo = 5,25 cm; Dext .tubo = 6,2 cm y temperatura exterior del aislante es 29°C 4.- Vapor saturado a 100Lbf/pulg² (abs) se condensa en el exterior de un tubo horizontal de 1,315 pulg d de e diámetro exterior. La temperatura de la pared del tubo se mantiene a 280 °F, calcule el flujo de condensado por unidad de longitud. 5.- Un tubo de platino de de 4 pulg de longitud y 1,5 pulg de diámetro se col coloca oca horizontalmente horizontalm ente en un recipiente con agua a 100°F. El tubo se manti mantiene ene a una temperatura temperatura de 200°F. Cal Calcule cule el cal calor or pérdido por este.

 

6.- Por el interior de un tubo de acero de 1 ½ “ circula vapor de agua a una presión de 5 atm y 300°C, cal calcúlese cúlese el coeficien coeficiente te de convección vap vapor or de agua- pared del tub tubo, o, si la temperatura de la superficie interna del ttubo ubo se mantiene a 180°C y el movimiento del fluido se debe a convección natural (B = 0,002909°C¯¹ 0,002909°C¯¹ ) . 7.- En una tubería tubería de 50 pie de llongitud ongitud y cuya temperatura de la superficie es de 100 100 °F, se calienta un aceite que entra a la temperatura de 50 °F . La tubería es de acero de 2 ““catálogo catálogo 40. LLa a velo velocidad cidad de flujo del aceite medida a la temperatura de entrada

es de 100 gal/h. ¿Cuá ¿Cuáll será la

temperatura del aceite a la la salida d del el tubo? ; ¿Cuánt ¿Cuánto o vale el coefi coeficiente ciente convectivo? Datos complementarios Temperatura (°F) 50 100

ρ ( Lb/pie³)  Lb/pie³)  0,8 0.75

ŋ( Cp)  Cp)  20 10

Cp ( Btu/lb*°F) 0,75 0,75

K( Btu/h*pie*°F) 0,072 0.074

8.- Fluye aire sobre una placa plana delgada cuyo ancho es de 1,0 m y con 1,5 m de largo a una velocidad de 1,0 m/seg. La temperatura de la corriente libre es de 4°C. Calcular Calcular la canti cantidad dad de calor que se debe suministrar a la placa para mantenerla a una temperatura e 50°C. 9.- Fluye agua a través de de un tubo de cobre de diámetro interno de 4 “a razón de de 1,5 g gal/min. al/min. La temperatura del agua al entrar es de 50 50°F. °F. La pa pared red del tubo recibe un flujo de calor de 4000 Btu/h*pie². Determinar la longitud del tubo necesaria para calentar el agua a una temperatura de 130°F, calcule la temperatura de la superficie del tubo. 10.-

calcular la llongitud ongitud d de e una tubería

de 0 0,1” ,1” d de e diám diámetro etro interno

requerida para calentar calentar benceno desde 60 hasta 10 100 0 °F, la temp temperatura eratura de la pared está a 150°F y la velocidad promedio del benceno es de 1,6 pie/seg.

 

11.- Calcule la longitud de una tubería de ½” de diámetro requerida para calentar leche entera desde 40°F hasta 90°F, la temperatura te mperatura de la pared es de 150 °F y la velocidad promedio de la leche es 0,9 pie/seg. Las propiedades térmicas de la leche a 65°F son: Temperatura (°F)

ρ ( Lb/pie³)  Lb/pie³)  

65

64,6

ŋ( Cp ( Btu/lb*°F) Lb/pie*s) 1,33*10¯³ 0,93

K( Btu/h*pie*°F) 0,32

12.- Aire caliente a la presión atmosférica y a 80°C entra en un ducto cuadrado no aislado de 8 m de largo y con sección transversal de 0,2 m*0,2m que pasa por el ático ático de una casa a razón de 0 0,15 ,15 m³/ seg com como o muestra la fig . Se observa

que el du ducto cto

es casi isotérmico a 60°c. Determine la

temperatura de salida del aire y la razón de la pérdida de calor del ducto hacia el espacio del ático.